盾构隧道群近接下穿施工顺序对既有隧道影响模型试验研究

桂跃 吕祎晔 裴利华 杨醒宇 罗胜阳

摘 要：随着地铁近接工程逐步向叠交隧道数量多、空间位置复杂的趋势发展，盾构施工对土体反复扰动的叠加效应使得规划出合理的近接施工顺序变得更加重要。针对昆明地铁4、5号线新建隧道群近接下穿2号线既有隧道，形成“三层六线”叠交的少见工况，采用室内模型试验系统研究了新建隧道群3种不同下穿施工顺序对地表沉降、既有隧道变位及纵向弯矩的影响。得出以下几点结论：（1）随着新建隧道下穿数量增多，地表沉降逐步增大，地表最终沉降为4次穿越叠加的结果，沉降峰值大致位于新建隧道群的中心线位置；（2）地表最终沉降量与新建隧道施工顺序有关。“先下后上”、“交错先下后上”工序的沉降较小；“先上后下”的沉降最大，是其他两工序的1.25和1.18倍。既有隧道的存在对其周边土体变形有一定的约束作用；（3）既有隧道在靠近新建隧道群中心线位置的沉降量受施工顺序影响较大，较遠位置的基本不受影响；（4）穿越施工顺序对管片横向弯矩变化的影响不大，但对既有隧道结构纵向弯矩有一定影响，纵向弯矩差异可达15.82%；（5）综合周边环境变形控制与既有隧道结构保护的效果，推荐采用“先下后上”和“交错先下后上”的工序。研究结果对类似叠交盾构隧道的设计和施工有一定的参考价值。

关键词：盾构隧道；多线叠交；近接施工；施工顺序；模型试验

中图分类号：U455.43

文献标志码：A

随着城市轨道交通建设蓬勃发展，线路布局网络化成为趋势，地铁隧道近接工程越来越常见。近接工程施工与运营期的变形控制已成为重要研究课题。国内外已有众多学者通过理论分析［1-3］、数值模拟［4-6］及模型试验［7-8］等多种手段对其进行研究，以期掌握新建隧道施工过程对周边地层、既有隧道的扰动规律，从而达到将环境变形控制在可接受范围内的目的。

地铁近接工程通常涉及两条及以上隧道，存在先建、后建的施工顺序。后建隧道的施工难免对先建或既有隧道产生扰动，造成一些不利影响；而先建隧道的存在，也会在后建隧道施工时，对周边环境的响应有一定的影响。因此，如何通过规划合理的施工顺序达到弱化或控制周边环境变形的目的，具有重要的工程实际意义。目前，对该问题的研究主要分为两大类：

一类是小净距重叠地铁隧道施工顺序问题，主要关注并行的新建隧道群中先建、后建隧道间的相互影响及地表沉降。比较典型的研究成果有林刚［9］利用数值模拟对深圳地铁3号线的老街站—东门中路站区间上下行线两隧道的施工顺序进行了分析；CHEHADE和SHAHROUR［10］采用平面有限元研究双孔隧道施工中的相互作用，分析了相对位置及施工先后顺序的影响；台启民等［11］依托北京地铁6号线工程，通过数值模拟和现场实测相结合的方法研究了暗挖法隧道的施工顺序，得出“先下后上”施工引起的地表最大沉降值及沉降槽宽度都比“先上后下”施工方式小，更有利于隧道整体稳定性的结论；谢雄耀等［7］针对软土地区的上下重叠隧道，设计了4组模型试验，分析了不同开挖顺序及不同推进速度下既有隧道的位移和内力变化规律，认为“先下后上”施工顺序的安全性优于“先上后下”，同时应该合理控制盾构机的推进速度；黄园园等［12］研究了成都地铁2号线在砂卵石地层中的上下重叠隧道开挖顺序优化问题。

另一类是新建隧道群近距离穿越既有隧道的施工顺序问题，主要关注新建隧道群以一定角度或正交“上穿”、“下穿”及“上下夹穿”既有隧道时，对周边环境及既有隧道的影响。例如，廖少明等［13］利用数值模拟的方法对比分析了上海地铁11号线 “上下夹穿”运营中的4号线时，“先上后下”、“先下后上”两种顺序的影响。张晓清［14-15］等借助室内模型试验，对盾构垂直“上下夹穿”既有隧道的施工顺序进行了研究，得出“先上后下”与“先下后上”施工顺序造成的地表沉降量及既有隧道变形略有区别，但沉降及变形曲线的形态差异较大，最终推荐采用“先下后上”的施工方式。

尽管国内外已有较丰富研究成果，但以往研究对象多为隧道重叠数量较少、空间关系相对简单的近接施工问题。随着城市轨道交通工程数量逐年上升，近接工程逐步向叠交隧道数量多、空间位置复杂、施工扰动次数多的趋势发展，土体反复扰动的叠加效应使得施工顺序研究的重要性更加凸显。本文以实际工程为依托，针对富水圆砾地层中的三层六线盾构隧道叠交的罕见工况，采用室内缩尺模型试验，对不同施工顺序下地表沉降、既有隧道变形及内力变化规律进行了较为深入研究。研究结果对类似叠交盾构隧道的设计和施工有一定的参考价值。

1 工程概况

昆明地铁4、5号线在火车北站附近穿越运营中的地铁2号线火车北站—白云路站区间。叠交区内，4、5号线四条盾构隧道上下叠落并行、正交（平面夹角约为85～86°）下穿2号线（图1）。4号线左、右线最小净距1.8 m，埋深约21.5～29.5 m；4号线左线与2号线的最小净距约3.52～3.88 m。5号线位于4号线南侧，埋深20.3～28.3 m，左右线最小净距约1.8 m，5号线右线与2号线竖向净距约2.35～3.02 m。4、5号线水平净距约3～5 m。6条盾构隧道衬砌均采用外径6.2 m、内径5.5 m、环宽1.2 m、厚度0.35 m的通用型管片。

4、5号线平行叠交区长约330 m。该区域勘察深度范围内自上而下为第四系素填土层（Qml4）及第四系上更新统冲湖积层（Qal+l3）两个地层单元。多线叠交穿越区处地层以稍密砾砂、中密圆砾为主，局部夹可塑粉质黏土、稍密粉土。勘察期间地下水位于地表以下3 m左右，略具承压性。典型地质断面如图2所示。

在富水砾砂、圆砾地层中，小净距、上下叠落、四线并行的新建隧道群超近距离正交下穿运营隧道，属于国内外较为罕见的“三层六线”叠交工况，国内外还鲜有相关报道。

2 模型试验设计

本文主要研究目的是明确下穿的4条新建盾构隧道（分别编号：1#、2#、3#、4#）施工顺序的不同对地表沉降及既有隧道位移、附加内力的影响。因此，在依托工程实际工况基础上，对非关键影响因素做了一定的简化和调整以便于试验开展。

据统计，目前用于研究盾构隧道近接施工的缩尺模型试验比例范围在1 ∶20～1 ∶60，多数集中在1 ∶40［16］。由于本次模拟的是隧道群施工，远比常规的单条隧道尺寸大，如果选择的比例尺大则模型尺寸过大，模型制作周期、成本及难度将显著增加。综合考虑各种因素，确定几何相似比CH为1 ∶50。模型试验主要构件的尺寸及位置关系如图3所示。模型尺寸为1 500 mm×1 500 mm×1 500 mm（长×宽×高）。既有、新建隧道直径D相同，均为125 mm。2条既有隧道（2号线）埋深400 mm（3.2D），水平净距154 mm（1.2D）。4条新建隧道（4、5号线）以90°正交下穿既有隧道；分為上下两层，上层新建隧道和既有隧道的净距为50 mm（0.4D），与下层新建隧道的净距为36 mm（0.3D），隧道左右线间的水平净距均为80 mm（0.6D）。根据经验，隧道开挖的扰动范围两侧为4D，下部为3D；本模型试验的设计基本能消除边界效应的影响。

2.1 模型箱

采用定制的免焊方管连接件搭建模型箱框架，侧面及底面为15 mm厚透明亚克力板，板上预留8个直径130 mm的对称圆孔以便盾构设备实施掘进（图4）。

2.2 模型土

如前文所述，依托工程中多线叠交区段穿越土层以砾砂、圆砾等无黏性土为主。根据相似理论，岩土工程试验中土体应该满足土颗粒几何相似和物理力学特性的相似［17］。但实际上，如果原型土严格按比例将实际粒径缩小（d/50），粉粒、黏粒占比将大幅增大；对应得到的模型土土性则属于黏性土，和原型土是无黏性土的核心特征有本质区别。故此，模型试验采用普通砂土替代原型土体。

模型土物理力学特性相似方面，以模型几何相似系数CH=50 和重度相似比Cγ=1为基础，确定其他几个相似系数为黏聚力相似系数Cc=50，内摩擦角相似系数C=1，压缩模量相似系数CE=50。通过调整密实度以及改变砂土级配使模型土尽量满足物理力学特性的相似要求。最终得到较为理想的模型土级配，如图5所示。其最小干密度为1.52 g/cm3，最大干密度1.94 g/cm3。

模型土与原型土物理力学性质如表1所示。由表1中可知，模型土和原型土的物理力学参数并未完全满足既定的相似比。事实上，选择的相似材料既要使其弹性模量满足所选定的相似比，又要使强度满足相对应的相似比，是非常困难的［7］。

在原型、模型土相似比与理论值有较大差异的情况下，本次模型试验得出的定量结果并不一定能与实际工程完全吻合。但考虑到本文目的是对比分析不同施工顺序下土层变形、既有隧道结构内力等指标的变化幅度的异同，所以在保持试验条件不变的情况下，多组对照试验得出的结论仍有价值。

2.3 盾构机模型系统

在模型试验中，模拟盾构隧道施工主要有直接掘进法［18］、排液法［8］和套筒法［19-20］等。直接掘进法可以较为真实地实现盾构掘进过程，但造价昂贵、使用条件相对苛刻；排液法在一定程度上可以再现盾构开挖过程对周围地层及既有结构的影响，但也存在掘进速度难控、排液精度低等问题；套筒法无法模拟开挖面压力、注浆压力等因素的影响，但能准确地控制地层损失率。考虑到本次试验目的和新建隧道施工顺序有关，无论是排液法还是套筒法，均需要在土中预埋用于模拟隧道的构件，这难免会对后序工况产生影响。故此，本文采用直接掘进法。

联合昆明理工大学机械工程系研发了一套盾构机模型系统（图6）。该系统由电动丝杆、行星电机、电源控制箱、调速器、法兰连接件、钻杆、盾体、刀盘等主要部件组成。电动丝杆控制钻杆、刀盘前进后退，速度可调节范围0～50 mm/min；行星电机带动刀盘转动，钻速范围0～10 rad/min。法兰连接件、刀盘和盾体材质均为铝合金，先用Solidworks软件三维建模、再用DMG五轴机床加工而成。刀盘直径为130 mm、长度15 mm，开口率约39%。盾体直径130 mm、长度120 mm。盾体内设有一道孔径大小可调的带孔挡板，防止开挖面土体坍塌，掘进过程中砂土会从孔中流出，但需人工掏出渣土。

2.4 隧道管片模型

既有、新建隧道均采用直径125 mm、壁厚7.4 mm的PE100-SDR11型聚乙烯管模拟；限于厂家的产品标准，其直径、壁厚与实际隧道按1 ∶50缩小后的尺寸略有差异。用机床将聚乙烯管车削成25 mm长的圆环作为管片。参考徐凌［21］的方法，测得聚乙烯管圆环横向弹性模量E=1.23 GPa。管片原型结构与模型结构的参数详见表2。

用高黏度纳米单面胶替代管片纵向间的连结螺栓，胶带宽约20 mm、长度30 mm，沿管片环向均匀布置（图7）。一条隧道模型共计60环，除两端头管片环宽为20 mm，其余均为25 mm，长度略小于1.5 m，避免试验中两端头和模型箱侧壁直接摩擦接触。

由于在纵向上存在接头，隧道原型、模型结构均需要考虑其对隧道纵向刚度的折减作用。根据刚度折减前后隧道转角变形量相等原则，可得纵向抗弯刚度折减系数η为

η=kMkM+EIls（1－1n）（1）

式中，kM为纵向接头抗弯刚度，MPa·m4；E为管片的弹性模量；I为管片截面惯性矩；ls为管片环幅宽，m；n为管片环数。

代入参数值kM=20.4，ls=1.2 m，n=60，计算可得η=0.025。从而盾构隧道折减之后的纵向刚度为2.45×104 MPa·m4。再根据纵向刚度相似比CEI=CECH^4=3.125×108，可以推算出模型隧道理想的纵向抗弯刚度为8.77×10-5 MPa·m4。

通过调整黏结点个数，可以改变模型隧道纵向抗弯刚度。分别制作了如图8所示的4、6和8环向黏结点隧道模型。经测试，其纵向抗弯刚度分别为1.21×10-6、2.57×10-5和7.26×10-5 MPa·m4。故此，8黏结点的模型隧道纵向抗弯刚度与原型隧道接近，基本能满足要求。

2.5 监测设置与方案

监测项目包括地表沉降、既有隧道沉降及内力。如图9所示，沿平行于既有隧道纵向方向布置了两条测线监测地表沉降。测线1位于地铁2号线（上行线）隧道轴线正上方，属于近接区；测线2位于上行线纵轴线与模型箱侧壁连线中心正上方，属于非近接区。两条测线上均设9个测点（D1至D9、E1至E9），采用LVDT位移传感器配合垫片测量。既有隧道沉降监测共有5个测点（S1至S5），为埋设在土体内部5套深层变位传递杆结合千分表。对既有隧道（上行线）内力变化分析通过粘贴应变片监测环向弯矩和纵向弯矩实现；其中，环向弯矩布置3个测量断面（A1至A3），每个断面的环向均匀分布4个测点；纵向弯矩布置5个测量断面（M1至M5），每个断面上下布设两个测点。

2.6 试验方案与流程

表3中包含设计的3组试验方案，即3种不同的新建隧道群施工顺序；分别为方案1 “先上后下”、方案2“先下后上”和方案3“交错先下后上”。方案3“交错先下后上”也是依托工程的实际工序，掘进顺序为1#→2#→3#→4#，即先施工地铁4号线，再施工5号线。

以方案3为例，模型试验主要操作流程如下：（1）逐层装填砂土并夯实，夯实质量由干密度控制；（2）在预设位置埋好既有隧道模型，再装填并夯实砂土至地表处；（3）设置好盾构模型刀盘的推进速度（0.5 cm/min）和转速（1 rad/min），从新建隧道预留的孔洞处掘进，从对面孔洞穿出，将1#新建隧道模型留在既定的位置；（4）卸下刀盘和盾体，机器复位后，重新装上隧道模型，按顺序完成2#、3#、4#新建隧道的掘进；（5）在各条新建隧道掘进时做好相关监测工作。

3 试验结果分析

3.1 地表沉降

为方便分析，试验结果均已换算成足尺值。在4条新建隧道分别实施下穿施工后，记录地表沉降监测点的数值。通过对比分析3组试验数据的差异，从而明确施工顺序对地表沉降的影响。对不同工序下测线1和2的地表沉降与横向地表位置分别进行分析，如图10所示。

由图10可知，3种施工顺序下，随着新建隧道开挖数量的增多，地表沉降均逐步增大，最终沉降为4次穿越叠加的结果；随着新建隧道的开挖，沉降峰值位置会向其偏移，最终沉降曲线的峰值位置基本位于4条隧道中线正上方。

由图10还可分析，随着新建隧道开挖数量的增多，地表沉降横向影响范围逐渐增大，这也是叠加效应导致的。当4条隧道组成的隧道群掘进全部完成时，横向影响范围约-4.0D～4.0D，相比史江伟等［22］通过离心机模型试验得出单线下穿施工横向影响范围为-3D～3D的结论要大。

综合对比分析3种施工方案下地表最终沉降曲线，如图11所示。由图11可知，地表最终沉降曲线呈现“中间大、两边小”，基本符合Gauss正态分布曲线特征。

不难看出，地表沉降与新建隧道群正交下穿施工顺序有一定的关系。如图11所示，由测线1得出“先下后上”与“交错先下后上”工序沉降量峰值Smax分别为-4.93 mm和-5.24 mm；而“先上后下”工序的沉降量峰值Smax=-6.16 mm，约为“先下后上”与“交错先下后上”的1.25和1.18倍。由测线2得出的“先下后上”与“交错先下后上”工序沉降量峰值Smax分别为-7.17 mm与-6.04 mm；而“先上后下”工序的沉降量峰值Smax=-8.22 mm；约为“先下后上”与“交错先下后上”的1.15和1.36倍。此外，“先上后下”工序导致的最终沉降曲线的沉降槽宽度系数i也是最大的。由此可知，3种施工方案中，“先上后下”工序导致的地表最终沉降量最大、影响范围最广。

对比图11（a）和（b）可知，相同施工顺序下，测线1对应的地表沉降量比测线2相对要小，而沉降槽宽度系数i比测线2的大；测线2得到的沉降量峰值Smax是测线1的1.22～1.36倍。这是因为，测线1位于既有隧道中轴线的正上方，而测线2离既有隧道较远。相较于土体而言，既有隧道刚度较大，盾构掘进产生的地层损失及卸荷效应导致的地层变位在传导过程中一定程度上被既有隧道遮拦［23］；而在隧道结构-土体共同作用下，地表沉降曲线产生了一定的调整而变得更宽。

3.2 既有隧道沉降

3.2.1 既有隧道沉降时程曲线

试验过程中，每实施一条新建隧道的掘进，分别记录4次既有隧道相应测点（S1至S5）的竖向位移，记录时刻分别为掌子面接近至距既有隧道轴线1.5D处、掌子面到达既有隧道縱向中轴线处、掌子面远离至距既有隧道纵向中轴线1.5D处、掘进完成。由各测点测得不同施工顺序下的既有隧道沉降时程曲线如图12所示。

由图12中可知，无论何种施工方案，测点S2、S3、S4位置处的沉降速率较大，即邻近新建隧道群中心线的既有隧道区段沉降速率最大。同时，这3个测点处的沉降时程曲线受施工顺序影响较显著；而S1、S5测点位置处的既有隧道沉降微小，且受施工顺序的影响不大。不难看出，越接近新建隧道群的既有隧道区段，其产生的变位量受施工顺序的影响越大。

从完整的时程曲线中还可以大致看出既有隧道不同位置的沉降受施工顺序影响的具体特征。对比“先上后下”和“先下后上”工序时，既有隧道沉降时程曲线可以看出，“先下后上”的沉降大部分发生在1#和3#隧道掘进时，即“上”层隧道开挖；而“先上后下”的沉降产生的原因是“上”和“下”层隧道掘进共同引起的。

3.2.2 既有隧道沉降横断面曲线

既有隧道沉降横断面曲线如图13所示。由图13可知，既有隧道沉降随新建隧道穿越次数的增加而增大，呈现不对称沉降槽，沉降峰值位置总是向新建隧道位置偏移，隧道群下穿横向影响宽度范围可达40 m以上。

3种不同的施工顺序下，既有隧道累积沉降峰值依次为-7.73、-6.76、-6.90 mm。也表明“先下后上”“交错先下后上”顺序对既有隧道变位控制效果较好，而“先上后下”的工序最不利。

3.3 既有隧道受力

3.3.1 隧道环向弯矩

通过设置在A1至A3截面处的测点，可以得到既有隧道环向弯矩在不同施工顺序下的附加弯矩值。表4给出了按“交错先下后上”工序完成4条新建隧道下穿，既有隧道环向弯矩的变化值。可以发现，隧道弯矩最大值主要位于拱底位置，新建隧道的开挖对既有隧道环向弯矩的影响不大，弯矩变化基本不超过10%，这与双层六线隧道群中既有隧道的环向弯矩变化规律相似［20］，其余2种穿越顺序的环向弯矩变化和表4相近，本文不再赘述。

3.3.2 隧道纵向弯矩

不同施工顺序下新建隧道群下穿引起的既有隧道纵向弯矩变化如图14所示。多次穿越引起的既有隧道纵向弯矩变化明显，单条隧道掘进造成的既有隧道最大弯矩大致发生在新建隧道正上方。经4次穿越叠加后，最大弯矩值基本出现在穿越中心上方。这说明在下穿施工中应重点保护新建隧道群中心线上方既有隧道结构，避免产生裂缝和渗漏现象。

3种施工顺序下既有隧道最大弯矩峰值分别为109.8、94.8、104.8 kN·m，即“先上后下”引起的既有隧道纵向弯矩峰值最大。3种施工顺序下，既有隧道纵向弯矩差值最大可达15.82%，所以在新建隧道群施工规划阶段，各条隧道施工顺序引起的纵向弯矩对既有隧道结构的影响也是应该考虑的内容。

3.4 分析与讨论

综上所述，除既有隧道环向弯矩外，地表沉降、既有隧道沉降及内力均与新建隧道群下穿施工的顺序有关联，推荐采用“先下后上”或“交错先下后上”的施工工序。表5中统计了典型叠交隧道的施工顺序与地表沉降量峰值。由表5可知，无论是黏性土还是无黏性土，叠交隧道“先下后上”施工顺序使得地表沉降量相对较小是较为统一的结论。

叠交隧道施工顺序不同，为何会导致地层变形、既有结构受力产生一定差异？这是因为，盾构穿越既有地铁隧道的影响可视为“盾构-土体-既有隧道”的多元相互作用体系，“盾构”即扰动源，“土体”为传播介质，既有地铁隧道则是“影响对象”，三者耦合作用，并最终达到新的稳定状态。盾构掘进造成的地层损失和开挖卸荷作用会对周边土体产生扰动，其物理力学性质会发生相应的改变。多次卸荷扰动必然使得地层应力场和位移场呈现更为复杂的变化［13］。就本工程而言，4条新建隧道近距离下穿，该区域土层及既有隧道经历了4次扰动。由于土体具有时效性，不同穿越顺序的组合，导致周边土体的塑性区范围和大小不同，从而土体沉降及既有隧道变形响应不一致。值得关注的是，两次“上”和两次“下”的掘进施工，也即扰动的次数成倍增大了。但相对表5中其他研究结果来看，并未出现更大的差异幅值，表明施工顺序导致的差异是多因素综合影响的结果。

4 结论

依托实际工程，利用室内模型试验对新建隧道群近距离正交下穿既有隧道的施工顺序进行了研究，主要得出以下结论：

1）新建隧道群下穿诱发地表沉降，随着新建隧道穿越数量增多，地表沉降逐步增大，地表最终沉降为4次穿越叠加的结果，沉降峰值大致位于新建隧道群的中心线位置。

2）地表最终沉降与新建隧道施工顺序有关。“先下后上”与“交错先下后上”工序的沉降较小，且二者差异不大；“先上后下”工序导致的沉降最大，分别约为“先上后下”工序的1.25和1.18倍。既有隧道的存在，对其周边土体变形有一定的约束作用，非穿越区的地表沉降相对较大，约为既有隧道正上方地表沉降的1.22～1.36倍，但其横向影响范围较大。

3）由既有隧道沉降时程曲线可知，靠近新建隧道群中心线位置的测点沉降受施工顺序的影响较大，离中心的测点基本不受影响。

4）新建隧道群下穿导致的既有隧道最大纵向弯矩位于穿越中心上方，不同施工顺序对纵向弯矩亦有显著影响，纵向弯矩差异可达15.82%。

5）从周边环境变形控制与既有隧道结构保护的角度来看，在施工条件允许下，优先推荐采用“先下后上”或者“交错先下后上”的施工工序。

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（责任编辑：于慧梅）

Model Testing on the Influence of Multi-line overlapping Overlapping

Shield Tunnels Construction Sequence on Existing Tunnels

GUI Yue*1， LV Yiye1， PEI Lihua1，2， YANG Xingyu2， LUO Shengyang3

（1.Department of Architectural Engineering， Kunming University of Science and Technology， Kunming 650050， China；

2.Southwest Survey and Design Co.， Ltd.， of China Railway Fourth Institute Group， Kunming 650504， China； 3.City College， Kunming University of Science and Technology， Kunming 650051， China）

Abstract：

As the subway proximity engineering gradually develops towards the direction of more tunnels and more complex relative positions in space， the increasing number of tunneling disturbances and complex superposition effects make it more important to plan a reasonable proximity construction sequence. In view of the rare condition that the new tunnel group of Kunming rail transit Line 4 and 5 passes through the existing tunnel of Line 2， forming three layers and six lines overlapping， an indoor model test system was used to study the influence of three different underpass construction sequences of the new tunnel group on the ground settlement， the force and deformation of the existing tunnel. The main conclusions are as follows： （1）With the increase of the number of new tunnels， the land surface settlement gradually increases， and the final land surface settlement is the result of the superpositions of four passes， and the peak settlement is roughly located at the center line of the new tunnel group. （2）The final settlement of the ground surface is related to the construction sequence of the new tunnel. The settlement of “first down and then up” and “staggered first down and then up” processes is small; the “first up， then down” process has the highest settlement， 1.25 and 1.18 times that of the other two processes. The existing tunnel constrains the soil deformation around it to some extent. （3）It can be seen from the settlement time history curve that the settlement of existing tunnels near the center line of the new tunnel group is greatly affected by the construction sequence， while the settlement far away from the center is basically not affected. （4）Different crossing construction sequence also has significant influence on the longitudinal bending moment of the existing tunnel structure， and the difference of the longitudinal bending moment is up to 15.82%， but it has little influence on the transverse bending moment of the segment. （5）From the perspective of deformation control of the surrounding environment and protection of the existing tunnel structure， it is recommended to adopt the construction process of “down first， then up” and “staggered down first， then up”. The research results have some reference value for similar overlapping shield tunnel design and construction.

Key words：

shield tunnel; multi-line overlap; approach construction; construction sequence; model test